第3章_循环分析与能量利用1
2022-2023学年 必修一 浙科版 生态系统中的物质能被循环利用 课件(80张)
核心归纳
1.碳循环相关知识点小结 (1)存在形式 ①非生物环境中：CO2和碳酸盐。 ②生物群落内部：含碳有机物。 (2)流动形式 ①生物群落与非生物环境之间：CO2。 ②生物群落内部：含碳有机物。
(3)进入生物群落的途径 ①光合作用。 ②化能合成作用。 (4)返回非生物环境的方式 ①生产者、消费者的呼吸作用。 ②分解者的分解作用。 ③化石燃料的燃烧。
3.以碳循环为例概括物质循环的特点。 提示 物质循环具有全球性和循环往复运动的特点。
4.同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为 什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？ 提示 农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流 向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作 物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并 不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
(2)碳元素是如何进出生产者、消费者和分解者的(以什么形式、通过哪种 生命活动、形成哪些产物等)? 提示 非生物环境中的碳元素以二氧化碳的形式通过光合作用形成有机 物进入生产者体内；消费者通过捕食，使食物中的有机物进入消费者体 内；生产者、消费者残体和排出物中的有机物可以被分解者分解利用。 生产者、消费者和分解者都通过呼吸消耗，将有机物分解为二氧化碳等， 使碳元素返回非生物环境。
√D.物质在循环过程中不断递减
物质循环的实质为组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素在生物 圈这个最大的生态系统中循环往复运动，在这个过程中物质是守恒的。
2.如图是自然界碳循环的简图，据图分析，下列叙述错误的是 A.甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者 B.①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中 C.④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落
化工过程设计 第三章 物料衡算与热量衡算(1)
各流股组份数一览表
HAC 24%
11 循环流 进料 HAC 30％ H2O 69.8% H2SO4 0.2% 萃 取 塔 4
流股号 1 2 3
组份数 3 3 3 4 2 2 2 2
1
2
12
3
混合器1
4
5 6 7 8 9 10 11 12
E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2
溶 剂 回 收 塔
7（2） E 99% H2O 1％
附加关系式数
自由度
9（4）
（2）溶剂提馏塔及整体的自由度分析
11（2） 循环流
HAC 24%
进料 HAC 30％ 1（3） H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 2（3）
萃 取 塔
3（3） 12（2） 溶 剂 回 收 塔 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔
独立MB方程数
已知流股变量数 已知其它关系式数 自由度 2、具体MB计算（略）
在开始下一节讲授之前，大家先考虑一个精馏塔的MB问题。 例题：有人提出了一个无反应的单精馏塔流程的方案，试做其MB计算:
100 C3 i-C4 i-C5 C5 kmol/h 0.20 0.30 0.20 0.30
2 1 精 馏 塔 3
MB与HB计算是化工工艺设计中最基本，也是最主要的计算内容。
一、化工流程（过程）中MB、HB、EB三者之间的关系 1、MB与HB之间的关系 MB有可能能单独（不依赖HB而独立）求解； HB一般不能单独求解； （间壁式换热器除外） 当MB不能独立求解时，它就必须与HB联合起来，求解CB。 2、EB与HB之间的关系 流程压力水平不高，而且压力变化也不大，系统能量只考虑其热 焓，而忽略其动能、势能等机械能，在这种情况下：
化工设计概论(3-1)
例题：有如下一个分流器：
2
1000 Kg/h
NaCl 0.20
1
分流器
3 4
Na2SO4 0.40 H2O 0.40
要求：F2＝2F3，F3＝0.25F4， 试做其自由度分析并求解其MB。 （组成为质量百分比浓度） 解：1、该分流器的自由度分析表如下： 方法一 独立流股变量数 12 1（而不是3） 9 2 0 方法二（直观） 6（4＋2） 1（而不是3） 3（1＋2） 2 0
衡算计算范围示意图：
边界线（Boundary Line）围起来的区域构成衡算范围。
三、MB、HB的定义与任务
1、MB、HB的定义与任务
从化工流程内的MB方程、HB方程出发，结合其它有关方程，求 解确定流程中所有流股的状态，以及有关设备的单元变量。
流股状态可用一组流股变量来描述： F，T，P，x1， x2 ，……，xn－1 设备的单元变量：
混合 器1 萃取塔 溶剂 回收塔 产品 精馏塔 混合 器2 溶剂 提留塔 过程 OB （整体）
变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数
自由度
（1）混合器1及萃取塔的自由度分析
11（2） HAC 24% 进料 HAC 30％ 1（3） H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 2（3） 萃 取 塔 3（3） 12（2） 溶 剂 回 收 塔 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔 循环流
注意：对多相流股，其流股变量的描述比较特别。
2、设备单元变量
在忽略流程做功（dW/dt或W）的情况下，设备单元变量分为两种：
ri （i＝1,2,…,m；某单元内含m个独立反应）
设备单元变量 （描述反应程度）
dQ/dt （Q）（描述某设备单元的传热）
地理人教版高中必修1人教课标版地理必修1第三章第三节水循环和洋流 教案
地理必修1《水循环和洋流》教案一、课程标准要求：运用示意图，说出水循环的过程和主要环节，说明水循环的地理意义；运用地图，归纳世界洋流分布规律，说明洋流对地理环境的影响。
二、三维目标；（一）知识与技能：1、了解自然界水循环的主要环节及其对地理环境和人类活动的影响。
2、运用世界洋流模式图，分析世界洋流分布的规律。
3、理解洋流对地理环境的影响。
（二）过程与方法：1、运用图解法表示水循环过程，绘制大洋环流模式简图，培养学生动手能力、空间思维能力及综合处理信息能力。
2、通过学习水循环和洋流，学会用简结语言表达其对地理环境的意义，培养学生综合分析问题的能力。
3、分析水循环、洋流的地理意义，培养学生理论联系实际的能力。
（三）情感态度与价值观1、学习水循环，使学生能够结合生活实际，解释生活中的实际问题，用科学的理论、发展的观点指导个人行为。
2、增强学生节水意识，树立科学的资源观。
3、通过物质运及其规律学习，培养学生科学的世界观，使学生受到辩证唯物主义教育：物质是运动的，运动是有规律的，人类要尊重规律按规律办事。
三、教材分析水有三态变化，在组成地理环境各要素中，水是最活跃的因素之一；对于人类来讲水的作用重大。
地球上各种水体都处于不断循环运动中。
陆地各种水体不仅自身都有各自的运动系统和运动规律，而且它们之间又彼此联系、相互制约，共同构成了一个较大的循环系统，而这一循环系统仅是全球水循环系统的一个重要组成部分。
本节第一部分讲述了陆地水的组成及主要水体类型；第二部分讲陆各种水体之间相互转化运动、相互转化关系；第三部分说明了陆地水的更新，即阐明了全球水循环运动的过程和律；第四部分从水循环运运的角度讲述水循环运动的能量转化；最后讨论水循环的意义。
关于水循环的地理意义，教材主讲三点：1、维持全球水体动态平衡，促使水资源更新；2、水循环既是物质流又是能量流，它促使自然界物质循环和能量传输转化；3、水循环影响全球气候，塑造地表形态。
高中生物知识点总结之生态系统的能量流动和物质循环篇
高中生物知识点总结之生态系统的能量流动和物质循环篇生态系统的能量流动1．能量流动的概述(1)概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
(2)能量流动的四个环节 输入—⎩⎨⎧ 源头：太阳能流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能⇩ 传递—⎩⎨⎧ 途径：食物链和食物网形式：有机物中的化学能 ⇩ 转化—太阳能→有机物中的化学能→热能⇩ 散失—⎩⎨⎧形式：最终以热能形式散失过程：自身呼吸作用2．能量流动的过程(1)能量流经第二营养级的过程①c代表初级消费者粪便中的能量。
②流入某一营养级(最高营养级除外)的能量的去向d：自身呼吸作用散失。
e：用于生长、发育、繁殖等生命活动的能量。
i：流入下一营养级。
f：被分解者分解利用。
j：未被利用的能量。
(2)能量流经生态系统的过程①流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能。
②能量流动渠道：食物链和食物网。
③能量传递形式：有机物中的化学能。
④能量散失途径：各种生物的呼吸作用(代谢过程)。
⑤能量散失形式：热能。
3．能量流动的特点及原因分析(1)能量流动是单向的，原因：①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。
②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。
(2)能量流动是逐级递减的原因：①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。
②各营养级的能量都会有一部分流入分解者。
4．研究能量流动的意义(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
(人教版必修3 P99“科学·技术·社会”)生态农业是指运用________原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代生物科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。
提示：生态学1．生态系统的能量流动是指能量的输入和散失过程。
第三章热力学第一定律
• 气缸内空气质量： • 终态吸收的热量：
• 提示：
（1）计算功时如果无法判断工质进行的过程 性质，此时用系统内部参数难以分析，可 直接用外部效果来求解。
（2）注意系统内能和比内能的区别。必须乘 上质量。
量称为热量。
2
q Tds
1
2、特点： （1）热量是过程量，与初、终状态和过程特
性有关。
（2）热量一旦通过界面传入（或传出）系统， 就变成系统（或外界）储存能的一部分， 即内能。有时习惯上称为热能。
从微观角度看：
• 热量——所起的作用是无规热运动能量 的传递。
二、功量 • 系统通过界面和外界进行的机械能的交换
Wre pdV
相同点：功和热量都是过程量。只有在系 统和外界通过边界传递能量时才有意义， 一旦它们越过界面，便转化为系统或外界 的能量。
不能说在某状态下，系统或外界有多少功 或热。
不同点：
（1）功是热力系与外界之间在压差的推动下， 通过宏观有序的运动（有规律的运动）的 方式进行传递能量。换而言之，借作功来 传递能量总是和物体的宏观位移有关。
• 焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当 量，用实验确定了热力学第一定律，补充 了迈尔的论证。
• 热力学第一定律是能量转换和守恒定律在 热现象上的应用。
能量守恒定律反映了自然界中物质所具有 的能量既不能创生，也不能消失，而只能 从一种能量形态转换为另一种能量形态， 转换中能量的总量在数量上守恒。
• 热力学第一定律阐明： 1、功与热量在能量方面的等效性； 2、功与热量相互转化的可能性。
注意：流动功不象其它功，流动功是以状 态参数来表示（两状态参数p, v的乘积）， 流动功是状态量。
第3章热力学
第三章热力学思考题3-1令金属棒的一端插人冰水混合的容器中，另一端与沸水接触，待一段时间后棒上各处温度不随时间变化，这时全属棒是否处于平衡态为什么答: 不是平衡态。
因平衡态是，在不受外界影响的条件下，一个系统的宏观性质不随时间改变的状态。
因金属棒是在外界条件影响下达到平衡的，所以不是平衡态。
3-2 在热力学中为什么要引入准静态过程的概念答：在系统从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程中，如果任一个中间状态都可看作是平衡状态，这个过程就叫准静态过程。
准静态过程是无限缓慢的过程。
由于pV图上的任何一个点都代表了一个稳定的平衡态，因而pV图上任何一条光滑的曲线都代表了一个准静态过程。
如果假定系统在状态变化过程中所经历的实际过程是准静态过程的话，那么这个过程就可以在pV图上画出来，从而使对状态变化的研究变得简单而直观了。
因此，在热力学中引入准静态过程的方法实际上是一种将过程简化的理想化方法。
3-3 怎样区别内能与热量下面哪种说法是正确的(1) 物体的温度越高，则热量越多；(2) 物体的温度越高，则内能越大。
答：内能与热量是两个不同的概念。
内能是由热力学系统状态所决定的能量．从微观的角度看，内能是系统内粒子动能和势能的总和。
关于内能的概念，应注意以下几点：(a) 内能是态函数，是用宏观状态参量(比如p、T、V)描述的系统状态的单值函数，对于理想气体，系统的内能是温度T的单值函数；(b) 内能的增量只与确定的系统状态变化相关，与状态变化所经历的过程无关；(c) 系统的状态若经历一系列过程又回到原状态，则系统的内能不变； (d) 通过对系统做功或者传热，可以改变系统的内能。
热量是由于系统之间存在温度差而传递的能量。
从微观的角度看，传递热量是通过分子之间的相互作用完成的．对系统传热可改变系统的内能。
关于热量，应注意以下几点：(a) 热量是过程量，与功一样是改变系统内能的一个途径，对某确定的状态，系统有确定的内能，但无热量可言；(b) 系统所获得或释放的热量，不仅与系统的初、末状态有关，也与经历的过程有关，过程不同，系统与外界传递热量的数值也不同；(c) 在改变系统的内能方面，传递热量和做功是等效的，都可作为系统内能变化的量度。
人教版高中生物选择性必修2第3章第3节生态系统的物质循环作业含答案
第3节生态系统的物质循环基础巩固1.下列关于物质循环的叙述,错误的是( A )A.CO2和有机物在生物群落与非生物环境之间的循环叫作碳循环B.生产者与分解者的部分生理活动是完成物质循环的重要环节C.能量为物质在生物群落和无机环境之间的循环提供动力D.湖泊生态系统的物质循环不能在该生态系统内独立地进行解析:碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2形式进行的;物质循环具有全球性,湖泊生态系统的物质循环不能在该生态系统内独立地进行。
2.为探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的,下列实验设计中,错误的是( C )A.可选择带有落叶的土壤为实验材料,筛选出落叶和土壤B.将落叶平均分成两份,置于网兜中C.把土壤分成两组,对照组土壤进行接种微生物处理,实验组土壤不做处理D.将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中,观察落叶腐烂情况解析:土壤中已含有大量微生物,无需专门接种,对照组土壤不做处理(自然状态),实验组土壤应进行处理,尽可能排除土壤微生物的作用。
3.下列关于物质循环和能量流动的说法,错误的是( C )A.物质是能量流动的载体,能量是物质循环的动力B.非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用C.通过绿色植物的光合作用,可完成生态系统的碳循环D.食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道解析:绿色植物的光合作用将大气中二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳,只是碳循环的一部分,并没有完成生态系统的碳循环。
4.碳循环是生物圈物质循环的最主要部分,如图是碳循环过程图解,下列叙述错误的是( D )A.随着工业的发展,①过程的加剧是温室效应的主要原因,节能减排主要是控制该过程B.参与②过程的生物包括生产者、消费者和分解者C.通过植树造林增加绿地面积可以增强③过程,能减少大气中的二氧化碳D.①②③过程中,都伴随着能量的循环转移、利用和释放解析:①②③过程中,伴随着能量的转移、利用和释放,能量不能循环利用。